Projeto Tracker – Sensores

A definição de sensor pode ser descrita como um dispositivo que permite detetar e captar ações ou estímulos externos e responder em consequência a essas ações. Estes dispositivos trabalham com medidas de grandezas físicas, como: temperatura, pressão, presença, humidade, intensidade luminosa, e mais um conjunto enorme de variáveis. Os sensores tem como característica a possibilidade de transformar as grandezas físicas ou químicas em grandezas elétricas. Assim estes são equipamentos que permitem obter informação do meio que interage. Por outras palavras os sensores são componentes eletrónicos, que possibilitam que um equipamento eletrónico possa interagir com o mundo.

Os sensores foram integrados no projeto como resposta a uma uniformidade do projeto ao parque de máquinas diferenciado da unidade fabril.

Os sensores de vibração, que são frequentemente encontrados em componentes eletrónicos do dia-a-dia, tais como smartphones, foram introduzidos no projeto Tracker.

9.1.1. Acelerómetro / Magnetómetro

O acelerómetro (transdutor de aceleração) tem o seu princípio de funcionamento nos cristais piezoelétricos. Quando sujeitos à compressão estes geram um pequeno sinal elétrico proporcional à aceleração. Normalmente quanto maior for o acelerómetro, maior será a sua sensibilidade e menor será a sua gama de frequência máxima utilizável.

O sensor escolhido, acelerómetro MMA7361L de três eixos, na Figura 9.1, foi instalado na árvore de uma das máquinas e tinha como objetivo permitir que acelerações resultantes do movimento em Z da árvore fossem detetadas.

CAPÍTULO 9 Anexos

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A Figura 9.2 indica onde foi instalado o acelerómetro na máquina piloto e o sentido do movimento correspondente ao eixo Z.

Figura 9.2 ˗ Local onde foi instalado o acelerómetro na máquina. Características do sensor MMA7361L estão representadas na Tabela 19.

Acelerómetro de três eixos MMA7361L

Tensão Operacional 2.2 ˗ 3.6 Vd.c.

Low Power: 400 µA

Modo “Sleep” 3 µA

Sensibilidade 800 mV/g at 1.5g

Tempo de resposta 0.5 mS

Deteção de “freefall” Sim

Tabela 19 ˗ Características do sensor MMA7361L.

Na mesa da máquina foi aplicado um sensor de movimento diferente., um magnetómetro. Um magnetómetro é um dispositivo que é utilizado na determinação das características como intensidade, direção, flutuações e gradiente de qualquer campo magnético.

O funcionamento de um magnetómetro tem as suas bases teóricas, na indução magnética, a ação de um campo sobre um íman elementar de teste e a ressonância magnética.

O funcionamento prático deste instrumento depende da velocidade de oscilação de um íman de pequenas dimensões numa barra, suspenso num plano horizontal. O íman é posteriormente utilizado como deflector fixo para desviar um segundo íman igualmente suspenso.

O magnetómetro utilizado neste projeto é um equipamento LSM303D de três eixos e a sua localização na mesa da máquina está assinalada com a seta verde (Figura 9.3).

M O V I M E N T O Z

CAPÍTULO 9 Anexos

MEE ˗ Alexandre Pereira 101

A função deste sensor foi a deteção de alterações de movimento em X e Y.

Figura 9.3 ˗ Magnetómetro LSM303D. [25] A Figura 9.4 indica onde foi instalado o magnetómetro na máquina piloto.

Figura 9.4 ˗ Local onde foi instalado o magnetómetro na máquina. Características do sensor LSM303D estão representadas na Tabela 20.

Magnetómetro LSM303D

Tensão Operacional 3.3 Vd.c.

Tensão mínima 2.5 Vd.c.

Tensão máxima 5.5 Vd.c.

Gama de medição: ± 2, ± 4, ± 8, ou ± 12 Graus

Corrente de alimentação: 5 mA

Peso 0,6 Gramas

CAPÍTULO 9 Anexos

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9.1.2. Observações

Após algum tempo em laboratório os sensores e a programação desenvolvida para estes estava concluída. Assim procede-se à implementação na máquina.

Posteriormente à instalação de toda a cablagem necessária, e à fixação no corpo da máquina (locais já referenciados atrás nas Figura 9.2 e Figura 9.4), foi iniciada a recolha de dados e a comprovação da sua veracidade.

Isto é, se os sensores estavam a recolher dados de uma forma correta e se posteriormente a serem tratados pela plataforma Arduíno, a informação era apresentada corretamente.

A informação transmitida, neste ponto do projeto, apenas se realiza por cabo série, sendo visualizada num serial monitor (Android ou Windows). Esta é constituída pela indicação de movimento ou paragem sempre que se dá alteração do output, visível na Figura 9.5.

Quando os sensores estão “parados”, ou seja os eixos X,Y,Z estão parados o seu output tende a ter uma saída inferior a 10 (valor digital). A quando da deteção de movimento de X,Y ou Z, o

output assume valores superiores a 10, transmitindo a informação de Movimento.

Na Figura 9.5 é visível uma a alteração do estado de parado para movimento (lado esquerdo), e vice versa (lado direito).

Figura 9.5 ˗ Consola de visualização (serial monitor) Android.

Posteriormente a testes concluiu-se que ambos os sensores não poderiam ser utilizados, uma vez que apresentavam problemas na perceção de movimento dos eixos.

O sensor acelerómetro, implementado na árvore, assinalava movimento sempre que o motor elétrico da árvore era acionado Isto verifica-se devido a vibração causada pela rotação do motor elétrico ser suficientemente forte para ser detetado movimento. Esta condição impossibilitou esta opção para o eixo Z. O sensor magnetómetro, implementado na mesa da máquina, teve também algumas falhas, ficando assim também excluído.

Um magnetómetro tem uma forma bastante distinta de um acelerómetro para a deteção de movimento. Para o magnetómetro detetar movimento, estava ciclicamente a comparar o valor atual com o valor anterior, uma vez que a mesa ao se mexer altera o valor atual. Embora bastante mais preciso e fiável do que o sensor acelerómetro, este sofria da interferência magnética criada pelas envolventes ao processo. Em suma, ambos os sensores tinham problemas na deteção do movimento, o que fez abandonar o projeto Tracker ˗ sensores.

CAPÍTULO 9 Anexos

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